Как научиться писать химические уравнения


Урок 12. Составление уравнений химических реакций – HIMI4KA

В уроке 12 «Составление уравнений химических реакций» из курса «Химия для чайников» мы научимся составлять уравнения химических реакций и правильно расставлять в них коэффициенты.

Составлять химические уравнения и производить расчеты по ним нужно, опираясь на закон сохранения массы веществ при химических реакциях. Рассмотрим, как можно составить химическое уравнение, на примере реакции меди с кислородом.

Слева запишем названия исходных веществ, справа — продуктов реакции. Если веществ два и более, соединяем их знаком «+». Между левой и правой частями пока поставим стрелку:

медь + кислород → соединение меди с кислородом.

Подобное выражение называют схемой химической реакции. Запишем эту схему при помощи химических формул:

Число атомов кислорода в левой части схемы равно двум, а в правой — одному. Так как при химических реакциях атомы не исчезают, а происходит только их перегруппировка, то число атомов каждого элемента до реакции и после реакции должно быть одинаковым. Чтобы уравнять число атомов кислорода в левой и правой частях схемы, перед формулой CuO ставим коэффициент 2:

Теперь число атомов меди после реакции (в правой части схемы) равно двум, а до реакции (в левой части схемы) — только одному, поэтому перед формулой меди Cu так же поставим коэффициент 2. В результате произведенных действий число атомов каждого вида в левой и правой частях схемы одинаково, что дает нам основание заменить стрелку на знак «=» (равно). Схема превратилась в уравнение химической реакции:

Это уравнение читается так: два купрум плюс о-два равно два купрум-о (рис. 60).

Рассмотрим еще один пример химической реакции между веществами СН4 (метан) и кислородом. Составим схему реакции, в которой слева запишем формулы метана и кислорода, а справа — формулы продуктов реакции — воды и соединения углерода с кислородом (углекислый газ):

Обратите внимание, что в левой части схемы число атомов углерода равно их числу в правой части. Поэтому уравнивать нужно числа атомов водорода и кислорода. Чтобы уравнять число атомов водорода, поставим перед формулой воды коэффициент 2:

Теперь число атомов водорода справа стало 2×2=4 и слева — также четыре. Далее посчитаем число атомов кислорода в правой части схемы: два атома кислорода в молекуле углекислого газа (1×2=2) и два атома кислорода в двух молекулах воды (2×1=2), суммарно 2+2=4. В левой части схемы кислорода только два атома в молекуле кислорода. Для того чтобы уравнять число атомов кислорода, поставим коэффициент 2 перед формулой кислорода:

В результате проведенных действий число атомов всех химических элементов до реакции равно их числу после реакции. Уравнение составлено. Читается оно так: це-аш-четыре плюс два о-два равно це-о-два плюс два аш-два-о (рис. 61).

Данный способ расстановки коэффициентов называют методом подбора.

В химии существуют и другие методы уравнивания чисел атомов элементов в левой и правой частях уравнений реакций, с которыми мы познакомимся позднее.

Краткие выводы урока:

Для составления уравнений химических реакций необходимо соблюдать следующий порядок действий.

  1. Установить состав исходных веществ и продуктов реакции.
  2. Записать формулы исходных веществ слева, продуктов реакции — справа.
  3. Между левой и правой частями уравнения сначала поставить стрелку.
  4. Расставить коэффициенты, т. е. уравнять числа атомов каждого химического элемента до и после реакции.
  5. Связать левую и правую части уравнения знаком «=» (равно).

Надеюсь урок 12 «Составление уравнений химических реакций» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии. Если вопросов нет, то переходите к следующему уроку.

Как уравновесить химические реакции в уравнениях

  1. Образование
  2. Наука
  3. Химия
  4. Как уравновесить химические реакции в уравнениях

Когда вы пишете уравнение химической реакции, две стороны уравнения должны быть баланс - вам нужно одинаковое количество каждого вида элементов с обеих сторон. Если вы проведете химическую реакцию и тщательно просуммируете массы всех реагентов, а затем сравните эту сумму с суммой масс всех продуктов, вы увидите, что они одинаковы.

Химический закон Закон сохранения массы гласит: «В обычной химической реакции материя не создается и не разрушается». Это означает, что в ходе реакции вы не получили и не потеряли никаких атомов. Их можно комбинировать по-разному, но они все еще есть.

Химическое уравнение представляет реакцию. Это химическое уравнение используется для расчета, сколько каждого элемента необходимо и сколько каждого элемента будет произведено.

Одна химическая реакция называется процесс Хабера , метод получения аммиака путем взаимодействия газообразного азота с газообразным водородом:

Это уравнение показывает, что происходит в реакции, но не показывает, сколько каждого элемента необходимо для производства аммиака.Чтобы узнать, сколько каждого элемента вам нужно, вы должны сбалансировать уравнение - убедитесь, что количество атомов в левой части уравнения равно количеству атомов в правой.

Вы знаете реагенты и продукт этой реакции, и вы не можете их изменить. Вы не можете изменять составные части, и вы не можете изменять индексы, потому что это изменило бы составы.

Итак, единственное, что вы можете сделать, чтобы сбалансировать уравнение, - это добавить коэффициенты , целые числа перед соединениями или элементами в уравнении.Коэффициенты говорят вам, сколько у вас атомов или молекул.

Например, если вы напишете следующее, это означает, что у вас есть две молекулы воды:

Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Итак, с двумя молекулами воды (изображенными выше) у вас всего 4 атома водорода и 2 атома кислорода.

Вы можете сбалансировать уравнения, используя метод под названием Балансировка путем проверки . Вы берете каждый атом по очереди и уравновешиваете его, добавляя соответствующие коэффициенты в ту или иную сторону.

Имея это в виду, еще раз взглянем на уравнение получения аммиака:

В большинстве случаев рекомендуется дождаться конца, чтобы сбалансировать атомы водорода и атомы кислорода; сначала уравновесить остальные атомы.

Итак, в этом примере вам нужно сначала уравновесить атомы азота. У вас есть 2 атома азота слева от стрелки (сторона реагента) и только 1 атом азота справа (сторона продукта). Чтобы уравновесить атомы азота, используйте коэффициент 2 перед аммиаком справа.

Теперь у вас есть 2 атома азота слева и 2 атома азота справа.

Затем займемся атомами водорода. У вас есть 2 атома водорода слева и 6 атомов водорода справа. Так что поставьте 3 перед атомами водорода слева, что даст вам:

Это должно сработать. Сделайте проверку, чтобы быть уверенным: у вас есть 2 атома азота слева и 2 атома азота справа. У вас 6 атомов водорода слева и 6 атомов водорода справа.

Уравнение сбалансировано. Вы можете прочитать уравнение так: 1 молекула азота реагирует с 3 молекулами водорода, давая 2 молекулы аммиака.

Это уравнение также было бы сбалансировано с коэффициентами 2, 6 и 4 вместо 1, 3 и 2. Фактически, любое кратное 1, 3 и 2 уравновесило бы уравнение, но химики согласились всегда показывать наименьшее целочисленное отношение.

.

Руководство по балансировке химических уравнений

Уравновешивание уравнения реакции между пентоксидом фосфора и водой с образованием фосфорной кислоты включает уравновешивание количества атомов и молей, чтобы они были одинаковыми для обеих сторон реакции. (Эферт)

Один из основных навыков, который вы разовьете, изучая химию, - это способность уравновесить химическое уравнение. Написав сбалансированное уравнение, вы сможете выполнять всевозможные вычисления! Балансировка химического уравнения относится к установлению математической зависимости между количеством реагентов и продуктов.Количества выражаются в граммах или молях.

Чтобы написать сбалансированное уравнение, нужна практика. По существу, процесс состоит из трех этапов:

  • Запишите несбалансированное уравнение.
    • Химические формулы реагентов указаны в левой части уравнения.
    • Продукты указаны в правой части уравнения.
    • Реагенты и продукты разделяются стрелкой между ними, указывающей направление реакции.Реакции в состоянии равновесия будут иметь стрелки в обоих направлениях.
  • Выровняйте уравнение.
    • Примените закон сохранения массы, чтобы получить одинаковое количество атомов каждого элемента на каждой стороне уравнения. Совет: начните с балансировки элемента, который присутствует только в одном реагенте и продукте.
    • Как только один элемент уравновешен, переходите к уравновешиванию другого и еще одного, пока все элементы не будут уравновешены.
    • Уравновесите химические формулы, поместив перед ними коэффициенты.Не добавляйте нижние индексы, потому что это изменит формулы.
  • Укажите состояние вещества реагентов и продуктов.
    • Использование (г) для газообразных веществ.
    • Применение (я) для твердых веществ.
    • Использование (л) для жидкостей.
    • Использование (водн.) Для веществ в растворе в воде.
    • Напишите состояние вещества сразу после формулы вещества, которое оно описывает.

Рабочий пример задачи

Оксид олова нагревают газообразным водородом с образованием металлического олова и водяного пара.Напишите сбалансированное уравнение, описывающее эту реакцию.

  1. Напишите несбалансированное уравнение.
    SnO 2 + H 2 → Sn + H 2 O
  2. Выровняйте уравнение. Посмотрите на уравнение, какие элементы не сбалансированы. В этом случае два атома кислорода находятся в левой части уравнения и только один - в правой. Исправьте это, поставив коэффициент 2 перед водой:

    SnO 2 + H 2 → Sn + 2 H 2 O

    Это выводит атомы водорода из равновесия.Теперь есть два атома водорода слева и четыре атома водорода справа. Чтобы получить четыре атома водорода справа, добавьте коэффициент 2 для газообразного водорода. Помните, что коэффициенты - это множители, поэтому если мы напишем 2 H 2 O, это означает 2 × 2 = 4 атома водорода и 2 × 1 = 2 атома кислорода.

    SnO 2 + 2 H 2 → Sn + 2 H 2 O

    Уравнение сбалансировано. Не забудьте перепроверить свою математику! Каждая сторона уравнения содержит 1 атом Sn, 2 атома O и 4 атома H.

  3. Укажите физическое состояние реагентов и продуктов. Для этого вам необходимо знать свойства различных соединений, или вам нужно знать, в каких фазах находятся химические вещества в реакции. Оксиды - это твердые вещества, водород образует двухатомный газ, олово - твердое тело, а термин «водяной пар» указывает на то, что вода находится в газовой фазе:

    SnO 2 (s) + 2 H 2 (g) → Sn (s) + 2 H 2 O (g)

    Вот и все! Это сбалансированное уравнение реакции.Помните, что никакие элементы не появляются ни с одной стороны реакции, ни с другой. Всегда полезно проверять, подсчитывая количество атомов каждого элемента, чтобы убедиться, что вы правильно сбалансировали свое уравнение. Это был простой пример, использующий сохранение массы. Для реакций с участием ионов также играет роль сохранение заряда.

.

Урок в одиннадцатом классе «Уравновешивание химических уравнений»

На этом уроке ученики узнают две вещи. Во-первых, они начинают учиться уравновешивать химические уравнения. Конечно, их учат уравновешивать химические уравнения, но обучение придет после того, как студенты получат возможность попрактиковаться в этом навыке. Некоторые ученики усваивают навык быстрее, чем другие, но практика - отличный уравнитель.

Во-вторых, они изучают навык, который я называю артикуляцией. Под артикуляцией я подразумеваю, что хочу, чтобы студенты могли писать о том, как что-то делать.Уравновешивание химических уравнений - это навык, которым могут овладеть некоторые студенты, но они не могут объяснить, как это сделать. Я хочу сказать классу сегодня, что если вы можете сформулировать, как что-то делать, у вас будет больше шансов по-настоящему выучить этот навык, потому что для выражения того, что вы знаете, используются другие навыки и другая часть мозга. Артикулируя, человек устанавливает больше связей между нейронами мозга, которые связаны с навыком.

Этот урок соответствует основной дисциплинарной идее NGSS HS-PS1-7.Используйте математические представления, чтобы подтвердить утверждение о том, что атомы и, следовательно, масса сохраняются во время химической реакции . Сегодня основное внимание уделяется навыкам балансирования реакций, но я все же отмечаю, что причина сбалансированной химической реакции заключается в том, что химические реакции перестраивают атомы, и поэтому любое количество атомов, с которым вы начинаете, также заканчивается.

Точно так же он согласуется с пересекающейся концепцией NGSS Энергия: общее количество энергии и вещества в закрытых системах сохраняется .

Урок соответствует Практике NGSS ученого Использование математики и вычислительного мышления , потому что он использует математические представления явлений для подтверждения утверждений. В данном случае речь идет о законе сохранения массы. Он также соответствует Практике «Получение, оценка и передача информации» , потому что студентов просят приложить значительные усилия для формулирования процедуры, которую они используют для балансировки уравнений.

С точки зрения предшествующих знаний или навыков, учащиеся должны иметь базовое представление о том, как используются коэффициенты и индексы для описания атомов каждого элемента, как описано в этом уроке.

Для этого урока не нужны специальные материалы.

.

Смотрите также